книги из ГПНТБ / Автоматизация обогатительных фабрик

сом.

Для регулирования расхода реагентов разработано и испытано значительное количество реагентных дозаторов. Некоторые из них нашли применение на фабриках, однако из-за отдельных недостатков широкого распространения они не получили. Так как в настоящее время эффективное управление процессом флотации не мыслится ■без целенаправленного регулирования расхода реагентов, трудно переоценить важность разработки надежных управляемых реагент­ ных дозаторов широкого применения.

Рассмотрим несколько конструкций управляемых дозаторов, используемых в системах автоматического регулирования реагент­ ного режима. Как правило, для дозирования реагентов при малом и среднем расходе их (примерно от 30 до 500 л/ч), применяют пор­ ционные дозаторы, а при больших расходах — дозаторы непрерывного истечения. К первому типу относятся дозаторы АДР, ПРМ-2, ПРИ-1, дозатор Норильского комбината, ДПР и др. Ко второму типу — шланговые дозаторы, пробковые краны различных модификаций.

120

Д о з а т о р АДР (рис. 97) разработан институтом Механобрна базе серийно выпускаемого скипового питателя.

Основным дозирующим элементом устройства является ковпг со сливной трубкой 1. Он подвешен с одной стороны на шарнире 2, который перемещается вертикально с помощью пневматического исполнительного механизма 3. С другой стороны ковш связан по­ средством тяги 5 с рычагом 6 редуктора 7, приводимого во вращение электродвигателем 4. Таким образом, во время работы ковш качается вокруг шарнира 2, зачерпывая и выливая в реагентопровод опреде­ ленную порцию реагента. Массу порции изменяют перемещением шарнира 2.

Дозатор предназначен для работы с пневматическими системами управления, что несколько ограничивает его применение, так как системы автоматического управления флотацией ряда фабрик ис­ пользуют электрическую энергию.

Р е а г е н т н ы й д о з а т о р ПРМ-2 разработан ВНИКИ «Цветметавтоматика» совместно с Зыряновским свинцовым комбина­ том. Принцип работы дозатора состоит в следующем (рис. 98). При срабатывании электромагнита 1 поднимается клапан 3, открывая входное отверстие и закрывая сливное. Реагент под действием гид­ ростатического напора поступает из расходного бака 5 в мерный сосуд. 4. Заполнение мерного сосуда происходит до тех пор, пока не сра­ вняются уровни реагента в мерной трубке 6 и в расходном баке 5. При отключении электромагнита клапан 3 под действием пружины 2’ закрывает входное отверстие и открывает сливное, обеспечивая слив, отмеренной дозы в реагентопровод. Затем цикл повторяется.

Масса порции зависит от диаметра установленного мерного со­ суда и положения нижнего отверстия мерной трубки в сосуде, а рас­ ход реагента — от частоты импульсов, поступающих в электромаг­ нит.

Дозатор может быть укомплектован любым из трех мерных сосу­ дов, имеющих максимальный объем 100, 300 и 800 см?.

Разновидностью дозатора ПРМ-2 является импульсный дозатор- ПРИ-1, разработанный также ВНИКИ «Цветметавтоматика». Онпредставляет собой дозирующий электромагнитный клапан, упра­ вляемый изменением частоты и длительности импульсов тока. Кон­ структивно дозатор отличается от дозатора ПРМ-2 отсутствием мер­ ной емкости и формой корпуса.

Для изменения величины максимальной производительности до­ затора предусмотрена установка сменных шайб с отверстиями диа­ метром 3, 6, 9 и 12 мм.

Оба дозатора чувствительны к изменению уровня реагента в рас­ ходных бачках.

Для улучшения компоновочных характеристик при разработкесистем управления флотационным процессом с использованием ука­ занных выше дозаторов (ПРМ-2 и ПРИ-1) ВНИКИ «Цветметавтома­ тика» разработан комплекс аппаратуры автоматического импульс­ ного дозирования флотационных реагентов (АДФР). Комплекс дает-

12-Ь

возможность компоновать системы управления, позволяющие поми­ мо автоматического регулирования дозировать флотационные ре­ агенты дистанционно по заданию оператора в зависимости от расхода твердой фазы, поступающей на флотацию, остаточной концентрации реагентов или других параметров. Комплекс включает:

щелевые индикаторы твердого в пульпе ИРТ-1; импульсные преобразователи ИП-3, преобразующие аналоговый

сигнал, поступающий на их вход, в пульсирующий ток определенной частоты, пропорциональный величине входного сигнала;

реле времени РВР-1 и РВА-1, работающие в комплекте с преоб­ разователями ИП-3 и преобразующие полученный от преобразовате­ лей пульсирующий ток данной частоты в импульсы постоянного тока определенной длительности;

импульсные преобразователи ИП-5, преобразующие аналоговый входной сигнал в импульсы постоянного тока определенной частоты, пропорциональной величине входного сигнала, при заданной дли­ тельности импульса;

дозаторы реагентов ПРМ-2 и ПРИ-1.

Импульсный преобразователь ИП-5 управляет работой только одного дозатора ПРМ-2 или ПРИ-1. К импульсному преобразователю ИП-3 можно подключать параллельно до 10 реле времени РВР-1, что дает возможность управлять работой десяти дозаторов ПРИ-1 или ПРМ-2 одновременно.

122

В качестве примера рассмотрим работу импульсного преобразо­ вателя ИП-3 (рис. 99), используемого как электронный регулятор в комплекте с реагентными дозаторами ПРИ-1 или ПРМ-2.

Преобразователь может работать как с датчиками постоянного тока, так и с датчиками переменного тока (0—1 В).

Сигнал постоянного тока поступает на сопротивления R l, R19, R20, откуда в виде напряжения подводится отрицательным полюсом к клемме 8 переключателя В1. При этом положительный полюс соеди­ нен с общей шиной. В зависимости от вида токового датчика вводится сопротивление R1 (при токе 0,5—5 мА) или R19 (при токе 0—20 мА), или R20 (при токе 0—100 мА).

Сигнал переменного тока поступает на выпрямители Д1—Д4. Отрицательный полюс выпрямителя соединен с контактом 10 пере­ ключателя В1, а положительный полюс подключен к общей шине. Таким образом, переключатель В1 позволяет легко перейти от одноге вида датчика к другому.

Генератор пилообразного напряжения выполнен на двойном триоде Д1, получающем питание от трансформатора Тр1. Конденса­ тор С8, связывающий катоды обеих половин лампы Л1, заряжается

лампу Л2 и сопротивление R15, и потенциал катода первой половины лампы уменьшается. При некотором значении напряжения первая половина лампы открывается, анодный ток возрастает, увеличивается падение напряжения на сопротивлении R15. Анодный ток второй половины лампы падает, и повышается напряжение на ее аноде. Это приводит к возрастанию потенциала сетки первой половины лампы и дальнейшему увеличению анодного тока. В результате этого процесса анодный ток первой половины лампы возрастает до значе­ ния, при котором вторая половина лампы запирается. Одновременно анодный ток первой половины лампы, протекая через сопротивление R15 и емкость С8, заряжает последнюю. При эаюм падения напряже­ ния на сопротивлении R15 становится недостаточно для поддержания второй половины лампы в запертом состоянии, и она откры­ вается, а первая половина — запирается. Далее процесс повто­ ряется.

Время разрядки конденсатора С8 зависит от внутреннего сопро­ тивления лампы Л2, которое в свою очередь определяется величи­ нами положительного потенциала на экранной и отрицательного потенциала на управляющей сетках. Потенциал экранной сетки является настроечным и в процессе эксплуатации прибора не ме­ няется, а потенциал управляющей сетки зависит от величины выход­ ного сигнала датчика. С изменением этого потенциала изменяется генерируемая частота.

Подстройка частоты осуществляется с помощью сопротивлений

R7 и R11.

Выходной сигнал преобразователя размножается на 10 каналов с помощью размножителя, состоящего из трансформатора Тр2,

123.

ческого регулирования расхода реагентов показаны на рис. 100. В ка­ честве вторичных приборов могут быть использованы показывающие или самопишущие приборы ферродинампческой системы (ВФПМ, ВФП, ВФСМ, ВФС и др.), дифференциально-трансформаторной системы (например, ДСР-1-03) и другие приборы, имеющие выходной сигнал 0—2 В переменного тока или 0—5 мА, 0—20 мА и 0—100 мА постоянного тока.

Ручное задание вводится в регуляторы ИП-3 и ИП-5 с помощью внешних задатчиков ИР-502, ПФ-3 или ПФ-4, ЭД-2М и др.

Реле времени РВР-1 и РВА-1 имеют внутренние устройства из­ менения задания.

В системе могут быть использованы корректирующие приборы КП-1 с pH-метром ПВУ-5256 или другим датчиком, имеющим ана­ логичный выход.

Дозаторы ПРМ-2 и ПРИ-1 работают в комплекте с интегриру­ ющими приборами частотно-ферродинамической системы (СЧ-И, СИ-У), используемыми в качестве регулируемых генераторов им­ пульсов. Сигнал, соответствующий измеряемому параметру, они преобразуют в пропорциональный последнему частотный сигнал 4—8 кГц, который поступает на вход сумматора СЧ-И. Выходные импульсы СЧ-И используют в качестве блокирующих, подаваемых на управляющий счетчик импульсов СИ-У. Счетчик импульсов осу­ ществляет суммирование числа входных импульсов с предваритель­ ным пересчетом (накоплением). В каскадах пересчета частота сле-

42 4

смотренных выше, тем, что объем дозируемой порции регулируется изменением положения электрода

5, включенного в цепь управления катушкой электромагнита 1, связанного с клапаном 3. При подаче импульса тока на электромаг­ нит последний открывает входное отверстие и закрывает сливное. Реагент из расходного бака поступает в мерный сосуд 4, заполняя его до нижнего конца электрода. Цепь электрод — реле замыкается, электромагнит обесточивается. Клапан под действием груза 2 от­ крывает сливное отверстие и закрывает входное. Порция реагента из мерного сосуда сливается в реагентопровод, а электрическая схема готовится к следующему импульсу, который поступает либо от реле времени, либо от конвейерных весов. В последнем случае частота

125

следования импульсов пропорциональиа расходу руды (мгновенному значению).

Изменение положения электрода можно осуществлять электри­ ческим или пневматическим исполнительными механизмами, в за­ висимости от изменения какого-либо параметра процесса.

При одновременном варьировании частоты импульсов и положе­ ния электрода расход реагента (л/ч) пропорционален произведению величин параметров, от которых зависит частота импульсов и поло­ жение электрода.

Дозатор нельзя использовать при дозировании взрывоопасных

н е п р е р ы в н о г о и с т е ч е н и я с измерением расхода до­ зируемого реагента. Схема устройства показана на рис. 102.

Дозирующее устройство включает фильтр 6 с сеткой 5, колонко­ вую трубу 7, трубу Вентури 4, импульсные трубки 8, дифмаиометр 9, показывающий и регулирующий прибор 10, связанный с исполни­ тельным механизмом 1. В качестве регулирующего органа исполь­ зована резиновая трубка 13, пережимаемая рычагом 3 с помощью лекала 2, закрепленного на валу исполнительного механизма.

Раствор реагента из расходного бака самотеком поступает через фильтр в напорную трубу-колонку 7.

Воткрытом положении резинового клапана 13 разность давлений

втрубе Вентури и напорной трубе пропорциональна расходу жидкости. Эта разность давлений с помощью дифманометра преобра­ зуется в электрический сигнал, подаваемый на вторичный прибор 10.

Вслучае засорения резинового клапана в месте его пережима разность давлений уменьшается, что приводит к разбалансу между заданным значением расхода реагента и его истинной величиной. При этом регулятор преобразует сигнал разбаланса в команду ис­ полнительному механизму, в результате чего лекало поворачивается

внаправлении увеличения сечения резинового клапана, обеспечивая самоочистку регулирующего органа. После очистки регулятор вос­ станавливает заданное значение расхода.

Линейность расходной характеристики и наличие самоочистки позволяет успешно использовать дозирующее устройство в системах автоматического управления реагентным режимом флотации. Оно особенно эффективно в случае управляемого дозирования реагента параллельно в большое количество точек технологического процесса. При этом дозатор может быть снабжен делителем потока, со встроен­ ными в него сменными калиброванными насадками 11, а также сет­ кой 12, служащей для дополнительной фильтрации жидкости.

Применение дозатора для индивидуального регулирования рас­ хода реагентов по точкам при большом количестве точек дозирования

нерационально, так как для каждой точки необходимо устанавливать вторичный прибор, регулятор и исполнительный механизм, что при­ ведет к значительному удорожанию системы регулирования.

126

Регулирование процесса флотации. С т а б и л и з а ц и я в е ­ л и ч и н ы pH и и о н н о г о с о с т а в а п у л ь п ы . В на­ стоящее время находят применение как замкнутые, так и разомк­ нутые схемы стабилизации величины pH.

В отдельных случаях технологические условия не позволяют ис­ пользовать существующие датчики для непосредственного управле­ ния величиной pH из-за высокой ошибки измерения. Однако некото­ рая стабилизация величины pH может быть достигнута регулиро­ ванием расхода щелочного реагента по разомкнутой схеме, например, по объемному расходу пульпы.

Для повышения точности работы такого регулятора может быть введена коррекция по плотности пульпы.

В настоящее время для стабилизации величины pH на обогати­ тельных фабриках используют разнообразную аппаратуру, как серийно выпускаемую, так и аппаратуру, разработанную иа пред­ приятиях. В литературе [10] описаны схемы стабилизации величины pH с применением аппаратуры:

электронной (датчик ДПг-5275, преобразователь ПВУ-5256, ре­ гулятор РПИБ, электрический исполнительный механизм);

электропневматнческой (датчик ДПг-5275, преобразователь ПВУ-5256, электропневматический преобразователь ЭПП-64, пнев­ матический регулятор ПРЗ-21, мембранный исполнительный меха­ низм МИМ);

ферродинамической (датчик ДПр-5415, преобразователь ПВУ-5256, вторичный прибор ЭПСМ, ферродинамический преобразователь, регулятор РФ-ПИ, блок усиления БУС, электродвигатель). Анало­ гичную аппаратуру применяют и в зарубежной практике [56]. В большинстве схем стабилизации pH в качестве датчика используют электродную пару стеклянный электрод — каломелевый электрод.

Опыт длительной эксплуатации датчиков ДПг показал, что стеклянные электроды часто выходят из строя в связи с образованием налета на их поверхности. Увеличение долговечности электрода осуществляется применением устройств периодической механиче­ ской или химической очистки поверхности электрода, а также ис­ пользованием специальных систем, обеспечивающих периодический контакт электродов с пульпой и последующую промывку их водой. В некоторых наиболее простых и благоприятных случаях [56] удается отыскать место во флотационной машине, где скорость зарастания электродов соизмерима со скоростью очистки их абра­ зивным действием потока пульпы.

Разнотипность остальных элементов, составляющих систему ста­ билизации pH (регуляторов, исполнительных механизмов и дозиру­ ющих устройств), обусловлена в первую очередь различием физи­ ко-химических свойств дозируемых жидкостей и отсутствием универ­ сального дозатора, способного работать в системе автоматического управления на любом из применяемых реагентов.

Схемы стабилизации концентрации в пульпе других ионов, для которых в настоящее время разработаны соответствующие датчики,

127

-128

органу исполнительного механизма с регулятором и датчиком уровня.

Такие регулирующие органы не нашли широкого применения. На флотационных машинах «Механобр» типа А последней конструк­ ции качающаяся заслонка заменена шиберной (рис. 103, б), пере­ мещающейся в вертикальной плоскости в направляющих с помощью реверсивного электропривода, редуктора и винта. Устройство позво­ ляет стабилизировать уровень пульпы автоматически или регу­ лировать его дистанционно. Недостаток регулирующего ■органа заключается в необходимости установки мощного электропривода и редуктора, так как перемещение заслонки по направляющим, находя­ щимся в пульпе, содержащей твердые частицы, требует значитель­ ного усилия. Кроме того, абразивное действие пульпы при частых перемещениях заслонки (в случае автоматического регулирования) приводит к быстрому изнашиванию как направляющих, так и краев заслонки, движущихся в направляющих.

У флотационных машин «ФМР» регулирующим органом слу­ жит заслонка, поворачивающаяся вокруг горизонтальной оси (рис. 103, в). Неподвижный край заслонки закреплен с помощью резиновой пластины на нижнем обрезе сливного окна, а подвижный соединен тягой с коромыслом. Устройство рассчитано на ручное управление уровнем пульпы изменением положения коромысла и фиксацией его в заданном положении.

Достоинством регулирующего органа является небольшое пере­ становочное усилие, недостатком — отсутствие привода для включе­ ния регулирующего органа в систему автоматического управления и быстрое изнашивание резиновой пластины, крепящей заслонку на сливном окне.

Системы регулирования уровня пульпы включают датчик уровня, вторичный показывающий прибор, регулятор (иногда встроенный во вторичный прибор) и исполнительный механизм. В зависимости от типа датчика система может быть построена на пневматических или электрических элементах. Чаще применяют смешанные системы, включающие как электрические, так и пневматические элементы, причем для перемещения регулирующего органа используют пре­ имущественно пневматический исполнительный механизм. Обратная связь осуществляется по положению регулирующего органа. Для дистанционного изменения заданного значения уровня пульпы систему регулирования снабжают задатчиком.

С т а б и л и з а ц и я т о л щ и н ы п е н ы в о ф л о т а ­ ц и о н н о й м а ш и н е . На практике нашли применение схемы стабилизации толщины пены с использованием следящего уровнемера, разработанного институтом «Механобр» совместно с Тырныаузским комбинатом [53].

В простейшем случае (при неизменном уровне пульпы во флота­ ционной машине) схема стабилизации толщины пены включает датчик уровня пены, вторичный прибор, регулятор и исполнительный механизм (чаще всего дозатор, регулирующий расход реагента-